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Modelo matemático híbrido determinístico-estocástico para a previsão da macroestrutura de grãos bruta de solidificação (2011)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: BISCUOLA, VINICIUS BERTOLAZZI - EP
  • USP Schools: EP
  • Sigla do Departamento: PMT
  • Subjects: MODELOS MATEMÁTICOS; AUTÔMATOS CELULARES; FENÔMENOS DE TRANSPORTE; MUDANÇA DE FASE
  • Language: Português
  • Abstract: As variáveis de processo determinam as propriedades dos produtos resultantes dos processos de fundição ou de soldagem, que são função da sua macro e microestrutura bruta de solidificação. Um dos parâmetros importantes para se determinar as propriedades de um produto é a posição da transição colunar-equiaxial (CET) e, por este motivo, o entendimento dos fenômenos físicos que causam esta transição é essencial. Com o intuito de se prever a formação da CET, surgiram os métodos empíricos e os modelos matemáticos, que são divididos em dois grandes grupos: modelos determinísticos e modelos estocásticos. Estes dois grupos foram bem estudados, porém nunca foram comparados entre si, particularmente em relação à previsão da posição da CET. O presente trabalho tem como um primeiro objetivo preencher esta lacuna através da comparação entre estes modelos. No entanto, o objetivo principal é apresentar, implementar e validar um novo modelo matemático, denominado de híbrido estocástico-determinístico (CADE -"Cellular Automaton Deterministic"), que combine características importantes e vantajosas de cada um dos dois grupos de modelos. Inicialmente, um modelo representante do grupo dos modelos estocásticos foi implementado e validado frente a resultados disponíveis na literatura. Durante esta validação, foi necessária a elaboração de um critério baseado na razão de aspecto dos grãos para a identificação da CET nas macroestruturas calculadas pelo modelo. Estes resultados foram então comparados com os resultados de modelos determinísticos para, após cuidadosa discussão, possibilitar a proposta e implementação do modelo híbrido. Os modelos determinísticos que utilizam o critério mecânico para prever o bloqueio de grãos colunares e a ocorrência da CET mostram regiões colunares em geral maiores que as previstas pelo modelo estocástico.Por outro lado, os modelos determinísticos que utilizam um critério de bloqueio a partir da interação do campo de concentração de soluto ao redor dos grãos prevêem uma CET em posições semelhantes às calculadas pelos modelos estocásticos. O modelo implementado no presente trabalho é capaz de prever a macroestrutura bruta de solidificação e ainda utilizar as equações tradicionalmente empregadas nos modelos determinísticos, sem a necessidade de qualquer método extra para prever a posição da frente de crescimento colunar ou o seu bloqueio por grãos equiaxiais.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 22.02.2011
  • Acesso online ao documento

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    • ABNT

      BISCUOLA, Vinicius Bertolazzi; MARTORANO, Marcelo de Aquino. Modelo matemático híbrido determinístico-estocástico para a previsão da macroestrutura de grãos bruta de solidificação. 2011.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2011. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-04042011-121401/?&lang=pt-br >.
    • APA

      Biscuola, V. B., & Martorano, M. de A. (2011). Modelo matemático híbrido determinístico-estocástico para a previsão da macroestrutura de grãos bruta de solidificação. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-04042011-121401/?&lang=pt-br
    • NLM

      Biscuola VB, Martorano M de A. Modelo matemático híbrido determinístico-estocástico para a previsão da macroestrutura de grãos bruta de solidificação [Internet]. 2011 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-04042011-121401/?&lang=pt-br
    • Vancouver

      Biscuola VB, Martorano M de A. Modelo matemático híbrido determinístico-estocástico para a previsão da macroestrutura de grãos bruta de solidificação [Internet]. 2011 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-04042011-121401/?&lang=pt-br

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